מעבדת רכלר לקירור קריוגני

ראש המעבדה: פרופ' גרשון גרוסמן
מיקום: בנין המרכז לאנרגיה
טלפון: 04-8292074

נושא הקירור הקריוגני cryogenic cooling (קירור לטמפרטורות נמוכות מ-150-מעלות צלסיוס) איננו מוכר לרבים, בהיותו במשך שנים רבות מצומצם ומוגבל לשימושים מיוחדים. בשנים האחרונות תופס הנושא תאוצה והופך להיות בסיס לתעשייה המגלגלת עשרות מיליארדי דולרים בעולם כולו. מגוון השימושים גם הוא הולך ומתרחב: אם בעבר היה השימוש העיקרי בתחום ניזול גזים שונים (ביניהם גז טבעי מנוזל – LNG – לשם הובלתו במיכליות) הרי כיום התווספו שימושים רבים אחרים. נציין רק אחדים:

  1. קירור חיישנים שונים להקטנת רעש אלקטרוני, ביניהם חיישני אינפרה אדום (IR) לראיית לילה, חיישני קרינת גאמה למעקב אחרי פעילות גרעינית, וחיישנים אחרים לחקירת תופעות אטמוספריות ולחקר החלל; בהקשר לראיית לילה מעניינת העובדה כי צבא ארה”ב במלחמת המפרץ בחר להלחם בלילה, עקב יתרון משמעותי על צבא עיראק בתחום זה
  2. שימור רקמות ביולוגיות מסוגים שונים בטמפרטורות קריוגניות ויכולת לבצע ניתוחים תוך שימוש בהקפאה או צריבה קריוגנית (cryo-ablation) במקום בחיתוך או בצריבה בחום
  3. קירור על-מוליכים (superconductors) לייצור שדות מגנטיים חזקים במכשירי הדמיה מסוגMRI , ברכבות מרחפות (MAGLEV), במנועי ענק של אניות, ועוד.

מחקרים רבים הדורשים טמפרטורות נמוכות משתמשים בנוזלים קריוגניים להשגתן, בעיקר בחנקן נוזלי (77K) ובהליום נוזלי (4K) שניתן לקבל ממתקני ניזול הקיימים בטכניון לחמרים אלה. ייחודה של הפעילות בהנדסת מכונות היא התמקדות בפיתוח המקררים עצמם, משימה שתאפשר שילובם במערכות שונות לשם פעולה אוטונומית. ניתן להשוות זאת לנושא של קירור מזון, שבעבר דרש אספקה של קרח שיוצר בנפרד, ואילו כיום מצויד כל בית במקרר חשמלי אוטונומי. בפיתוח המקררים נעשה מאמץ לשפר את יעילותם ולהקטין את מידותיהם, עד כדי מזעור. כך נפתחת הדרך לשימושים חדשים ומעניינים, כגון מכשירי ראיית לילה קומפקטיים, מכשור רפואי לדיאגנוסטיקה ולניתוחים עדינים, מעגלים אלקטרוניים הכוללים אלמנטים על-מוליכים (SQUID), ועוד. עבור מרבית השימושים המתקדמים של קירור קריוגני קיים צורך בהקטנה ניכרת של מימדי המקררים, במקביל לשיפור נצילותם. פעילותנו העיקרית במעבדה מתמקדת בפיתוח מקררים זעירים, ולצידם אמצעי הנעה שתפקידם להחליף את המדחסים הקונבנציונליים.